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GROS DÉBAT AUTOUR DES PARTICULES FINES (MAI 2008)

Nous n’y avons de nouveau pas échappé ce printemps: une limitation de vitesse à 90 km/h a été imposée sur la majeure partie des autoroutes flamandes. En cause ? Une alerte au smog. Cette mesure ponctuelle, assortie de coûts importants en termes de main-d’oeuvre (car elle nécessite chaque fois la mise en place manuelle des signaux de signalisation correspondants), vise à aplanir quelque peu les pics de particules fines. Des études doivent encore évaluer l’efficacité d’une telle mesure. En attendant, il conviendrait de définir une approche plus approfondie et plus durable de la problématique des particules fines.

Emprunté à l’anglais, le terme "smog" résulte de la contraction de "smoke" (fumée) et "fog" (brouillard). Ce terme est utilisé pour indiquer une concentration de pollution atmosphérique trop élevée. Le smog peut en principe désigner tous les types de pollution et est essentiellement employé durant la période hivernale en Belgique. Le smog hivernal est avant tout une concentration trop élevée de particules fines dans l’air.

Les particules fines, en abrégé PM (de l’anglais Particulate Matter), sont de minuscules particules ou des gouttelettes liquides en suspension dans l’air. Leur composition chimique est très variable et dépend de la source d’émission. Les principales propriétés et les effets essentiels de ces particules (incidence sur la santé, durée de vie dans l’atmosphère) dépendent grandement de leur taille, laquelle est dès lors souvent précisée. La catégorie des PM10, qui comprend toutes les particules d’une dimension maximale de 10 micromètres, est la plus fréquemment utilisée à des fins de référence.

Les PM 2,5 – ou les particules ultrafines (inférieures à 2,5 micromètres) – retiennent ces derniers temps plus particulièrement l’attention, car des particules plus petites seraient aussi plus nocives pour la santé. Lorsqu’elles sont inhalées, ces particules se déposent en partie dans les voies respiratoires et les plus petites pénètrent très profondément dans les poumons. Des concentrations élevées favorisent les infections et les affections des voies respiratoires et peuvent accroître le risque de cancer.

Les particules fines en général

La problématique des particules fines est complexe, étant donné que leur concentration dans l’air ne dépend pas uniquement des émissions. Globalement, la concentration moyenne annuelle en particules fines en Belgique demeure clairement sous la norme imposée. En raison de la densité de la population et des activités déployées dans notre pays, les normes journalières sont toutefois dépassées plus souvent que ne le prescrit l’Europe. Les conditions climatiques jouent un rôle capital dans ces pics de particules fines, qui sont la plupart du temps observés lors d’un phénomène appelé l’inversion: il s’agit d’une situation atmosphérique dans laquelle la couche d’air inférieure stagne et ne se mélange pas aux couches supérieures, de telle sorte que toute la pollution reste concentrée dans la couche inférieure; ce cas se présente essentiellement durant les mois d’hiver.

En outre, les particules fines peuvent, sous l’influence du vent, se déplacer sur de plus grandes distances, à un point tel que 80 % des particules fines présentes en Belgique sont importées de l’étranger. Une politique nationale – et, à plus forte raison, régionale – doit dès lors être soutenue par des initiatives concomitantes au niveau de l’UE si l’on veut parvenir à d’importantes réductions des concentrations.

La problématique des particules fines sous l’angle local

Selon le MIRA-T, le rapport environnemental des pouvoirs publics flamands, l’agriculture, le transport et l’industrie sont les principales sources humaines des PM10. Alors que les volumes d’émissions de l’agriculture et de l’industrie demeurent en grande partie constants, le secteur du transport affiche une baisse considérable, soit une diminution de 1,4 ktonne entre 2000 et 2005, en dépit de l’accroissement du trafic. Ce gain est dû aux progrès technologiques, devenus indispensables pour respecter les normes d’émission européennes toujours plus draconiennes applicables aux voitures, aux camions et aux motos.

En ce qui concerne le secteur automobile, la principale source de particules fines provient des moteurs diesel, en raison de leur bref temps de mélange air-carburant, même si les moteurs essence en produisent une faible quantité. Outre les émissions d’échappement, chaque véhicule produit aussi d’autres types d’émissions (usure des disques de frein et des pneus, production de poussières, ...). Dans certains modes de transport, ces émissions excèdent parfois les rejets d’échappement ; c’est ainsi que le transport ferroviaire rejette, par voyageurkilomètre, une même quantité de particules fines qu’une voiture moyenne.

Depuis plusieurs années déjà, les constructeurs s’attellent à la réduction des rejets de particules fines des voitures diesel, comme en attestent les valeurs limites Euro draconiennes pour les PM10: nous sommes en effet passés de 140 mg en 1992 à 25 mg en 2005, soit une baisse de plus de 80%. Au départ, il suffisait d’optimaliser le processus de combustion, ce qui réduisait les résidus non brûlés dans les gaz d’échappement.

Cette piste s’est progressivement avérée plus malaisée et plus coûteuse, de sorte qu’une épuration au niveau de l’échappement s’est avérée nécessaire (communément appelée la dépollution avant rejet). Le filtre à particules a offert une solution rentable à ce problème.

 

Fonctionnement et types de filtre à particules

Les filtres à particules sont généralement fabriqués en métal ou en matériau céramique et présentent une structure qui contraint l’air à parcourir la distance la plus longue possible – via de très nombreuses boucles – avant de passer par le matériau de filtration. En raison de l’inertie, les particules fines ne peuvent pas suivre la courbe du flux d’air, heurtent le matériau filtrant et demeurent ainsi accrochées.

A mesure que la quantité de particules capturées augmente, le flux d’air traverse de plus en plus difficilement le filtre. Pour éviter une perte d’efficacité du filtre, un processus de régénération débarrasse le filtre des particules. Pendant ce processus, la température dans le filtre augmente (en réchauffant électriquement le filtre, en injectant une faible quantité de carburant dans les gaz d’échappement, ...), ce qui provoque la combustion des particules sur le filtre. La plupart des filtres à particules actuellement disponibles sur le marché régénèrent le filtre lorsque la voiture roule suffisamment vite (> 70 km/h): c’est en effet à ce moment que les températures requises sont atteintes.

Il convient en outre d’opérer une distinction importante entre les filtres à particules ouverts et fermés. Dans les filtres à particules fermés, tout le flux des gaz d’échappement est dirigé vers le filtre. Plus le filtre s’encrasse, plus la contre-pression exercée sur le moteur augmente (avec un risque de dommages en cas de pression trop élevée). Un bon réglage du moteur et du filtre est dès lors nécessaire. L’installation de filtres fermés n’est dès lors recommandée que dans le cadre d’un montage de série par le constructeur. Ce type de filtre peut réduire de plus de 90 % les émissions de PM d’une voiture. Les filtres à particules ouverts ne nécessitent pas ce réglage. La tubulure d’échappement est dans ce cas scindée : une partie des gaz d’échappement s’écoule par le filtre et l’autre, par un échappement ordinaire, non filtré. A mesure que le filtre s’encrasse, la résistance de la tubulure filtrée augmente et davantage de gaz d’échappement passent par le tuyau non filtré. Le filtre perd progressivement son efficacité, sans que le moteur ne subisse de contre-pression nocive. Le rendement d’épuration moyen de ces filtres ouverts est compris entre 30% et 50%.

Les particules fines nécessitent une approche énergique

La problématique des particules fines ne sera pas résolue en prenant des mesures ponctuelles comme les limitations de vitesse en cas d’alerte au smog. Pour limiter les rejets générés par le transport, une instauration accélérée des technologies propres est une solution probante, comme en attestent les chiffres d’émission du transport des années précédentes, qui affichent une réduction significative des émissions en dépit de l’intensification du trafic.

Les chiffres révèlent en outre que l’actuelle prime fédérale de 200 euros versée lors de l’achat d’une voiture diesel équipée d’un filtre à particules de série et ne rejetant pas plus de 130 g/km de CO2 est peu efficace. Le montant de la prime est non seulement bien inférieur au coût de ce filtre (soit quelque 600 euros), mais la limitation des rejets de CO2 et le fait que seuls les particuliers peuvent prétendre à cette prime ont fait que, l’année dernière, seul 1% des voitures diesel vendues en Belgique a pu en bénéficier.

D’aucuns souhaitent aborder ce problème en augmentant sensiblement le prix du diesel. Il convient cependant de ne pas perdre de vue les avantages des motorisations diesel. Grâce au nombre élevé de voitures diesel que compte notre parc, le score de la Belgique en termes de rejets moyens de CO2 de voitures neuves vendues est nettement meilleur que celui de la moyenne européenne: 152 g/km en Belgique contre 160 g/km en Europe. En outre, les nouveaux diesel sont bien plus respectueux de l’environnement qu’il y a quelques années et leurs émissions de particules fines diminueront à compter de 2009 pour atteindre le même niveau que celui des voitures essence, grâce à la norme d’émission Euro 5. Le problème se situe donc essentiellement dans la quote-part des vieux véhicules diesel de notre parc automobile.

Pour s’attaquer au problème des émissions de particules fines de ces vieilles voitures diesel, deux pistes sont envisageables. Une réglementation axée sur le recyclage – examinée en 2007 par le ministre flamand de l’environnement de l’époque, Kris Peeters – qui octroie une prime à tout conducteur remplaçant son vieux véhicule par un modèle plus récent, aura des répercussions majeures, non seulement en termes de rejets de suie, mais aussi d’autres émissions comme le CO2 et le NOX. Une deuxième piste, qui sous-tend la proposition de l’actuel ministre flamand de l’environnement Hilde Crevits, prévoit, lors de l’installation de filtres à particules montés d’origine ou par la suite, l’octroi d’une prime presque équivalente au prix du filtre. Si l’installation de filtres à particules certifiés est effectuée par des installateurs agréés, cette mesure pourrait réduire sensiblement les rejets de particules fines (exclusivement). A cet effet, les pouvoirs publics devront rapidement mettre sur pied un système de certification probant. Son impact sera bien évidemment encore amélioré si la mesure est étendue aux autres régions du pays. Par ailleurs, il n’est ni possible, ni recommandé de placer des filtres sur des voitures plus anciennes (antérieures à 2000).

Conclusion

Bien que FEBIAC considère la prime de recyclage comme la solution la plus efficace dans l’approche globale de la pollution de l’air, une combinaison de ces deux propositions - à savoir la suppression des plus vieilles voitures du parc et le placement d’un filtre à particules sur les véhicules diesel qui ne doivent pas encore être remplacés – offre une réponse efficace au problème des émissions de particules fines des voitures particulières. Le rattachement de ces mesures aux initiatives européennes en matière d’amélioration technologique permettra d’aborder durablement la problématique des particules fines en Belgique.

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